KR200360276Y1 - Electronic Ballast - Google Patents
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Abstract
전자식 안정기에 주파수 제어 기능을 추가하여 예열 구간동안 고정된 주파수의 PWM 신호로 형광램프의 필라멘트를 충분히 예열하고, 예열시간이 경과될 경우에 PWM 신호의 주파수를 급격하게 감소시키면서 형광램프를 점등시키며, 형광램프로 과전류가 흐를 경우에 PWM 신호의 발생을 정지시켜 손상되지 않도록 한다.The frequency control function is added to the electronic ballast to sufficiently preheat the filament of the fluorescent lamp with a fixed frequency PWM signal during the preheating period, and when the preheating time elapses, the fluorescent lamp is suddenly reduced while the frequency of the PWM signal is rapidly reduced. If overcurrent flows through the fluorescent lamp, the PWM signal is stopped to prevent damage.
초기에 PWM용 집적소자가 초기 주파수 설정용 저항으로 설정된 주파수의 PWM 신호를 발생하고 주파수 조절용 콘덴서에 전원이 충전됨에 따라 주파수가 낮아지는 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부와, PWM 신호 발생부에 초기 동작전원을 공급하는 제 1 전원 공급부와, PWM 신호에 따라 구동되는 인버터부와, 인버터부의 출력신호에 따라 형광램프의 필라멘트를 예열 및 점화시키고 점등시키는 공진부와, 형광램프로 흐르는 전류로 전원을 발생하여 PWM 신호 발생부에 동작전원을 공급하는 제 2 전원 공급부와, 초기에 미리 설정된 시정수 시간동안 주파수 조절용 콘덴서에 전원이 충전되지 않도록 하여 PWM 신호 발생부가 고정주파수로 PWM 신호를 발생하게 하고, 시정수 시간이 경과될 경우에 주파수 조절용 콘덴서에 전원이 충전되면서 주파수가 감소되는 PWM 신호를 발생하게 하는 예열시간 설정부로 구성된다.The PWM signal generator generates a PWM signal of a frequency initially set as a resistor for initial frequency setting, and generates a PWM signal whose frequency decreases as power is charged to the frequency adjusting capacitor. A first power supply unit for supplying initial operating power, an inverter unit driven according to a PWM signal, a resonator unit for preheating, igniting and igniting the filament of the fluorescent lamp according to an output signal of the inverter unit, and a current flowing through the fluorescent lamp To generate a PWM signal at a fixed frequency by supplying a second power supply unit supplying operating power to the PWM signal generator and preventing the power supply from being charged to the frequency adjusting capacitor during a predetermined time constant. PWM decreases frequency when power is charged to frequency control capacitor when time constant time elapses That generated the call is composed of a pre-heating time setting.
Description
본 고안은 하프-브리지 인버터 전용의 PWM(Pulse Width Modulation)용 집적소자를 사용하여 형광램프를 점등시키는 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 동일 정격을 가지는 형광램프의 점화 특성 차이에 무관하게 적절한 고정주파수로 형광램프의 필라멘트를 충분히 예열한 후, 짧은 시간동안 스위칭주파수 이하로 변화시켜 형광램프들의 점화특성의 차이로 인한 사용수명의 단축을 개선할 수 있도록 한 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic ballast for lighting a fluorescent lamp by using a PWM (Pulse Width Modulation) integrated device for a half-bridge inverter, and particularly at a fixed frequency regardless of the ignition characteristics of fluorescent lamps having the same rating. The present invention relates to an electronic ballast capable of sufficiently preheating a filament of a fluorescent lamp and then changing it to a switching frequency or less for a short time to improve the shortening of service life due to a difference in ignition characteristics of the fluorescent lamps.
일반적으로 전자식 안정기는 상용 교류전원으로 소정 주파수의 고주파 신호를 발생하고, 발생한 고주파 신호를 이용하여 형광램프를 점등시키는 것이다. 이러한 전자식 안정기는 다양한 주파수의 신호를 발생하여 형광램프의 필라멘트를 예열하고, 점화 및 점등을 지속시키는 과정을 수행하게 된다.In general, an electronic ballast generates a high frequency signal of a predetermined frequency with a commercial AC power source, and turns on a fluorescent lamp using the generated high frequency signal. The electronic ballast generates a signal of various frequencies to preheat the filament of the fluorescent lamp and to perform the process of ignition and lighting.
여기서, 상기 형광램프의 필라멘트의 예열은 형광램프가 방전될 경우에 흑화현상이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이고, 형광램프의 점등을 지속시키는 과정은 형광램프의 밝기를 조절하여 전력을 효율적으로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.Here, the preheating of the filament of the fluorescent lamp is to prevent the blackening phenomenon occurs when the fluorescent lamp is discharged, the process of continuing the lighting of the fluorescent lamp can use the power efficiently by adjusting the brightness of the fluorescent lamp It is to ensure that.
도 1은 상기한 전자식 안정기들 중에서 하프-브리지 인버터 전용의 PWM용 집적소자를 사용하는 종래의 전자식 안정기의 구성을 보인 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 전자식 안정기는 발진하여 PWM 신호를 발생하는 PWM용 집적소자(101), 저항(R1) 및 콘덴서(C1, C2)로 이루어진 PWM 신호 발생부(100)와, 메인전원(VDD)이 공급되는 초기에 상기 PWM 신호 발생부(100)에 동작전원을 공급하는 저항(R2, R3) 및 콘덴서(C3, C4)로 된 제 1 전원 공급부(110)와, 상기 PWM 신호발생부(100)가 발생하는 PWM 신호에 따라 구동되는 콘덴서(C5), 저항(R4, R5), 트랜스(T1) 및 트랜지스터(Q1, Q2)로 된 인버터부(120)와, 상기 인버터부(120)의 출력신호에 따라 공진되는 형광램프(131), 콘덴서(C5) 및 트랜스(T2)의 일차코일(T21)로 이루어지는 공진부(130)와, 상기 트랜스(T2)의 일차코일(T21)의 양단전압으로 상기 PWM 신호 발생부(100)에 안정된 동작전원을 공급하는 트랜스(T2)의 이차코일(T22), 다이오드(D1). 콘덴서(C7), 저항(R6) 및 정전압 다이오드(ZD1)로 된 제 2 전원 공급부(140)로 구성하였다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional electronic ballast using a PWM integrated device dedicated to a half-bridge inverter among the above-described electronic ballasts. As shown in the drawing, a conventional electronic ballast includes a PWM signal generator 100 comprising a PWM integrated device 101, a resistor R1, and capacitors C1 and C2, which generate a PWM signal, and a main power source. A first power supply unit 110 including resistors R2 and R3 and capacitors C3 and C4 for supplying operating power to the PWM signal generator 100 at an initial stage when VDD is supplied; and the PWM signal generator Inverter unit 120 including capacitors C5, resistors R4 and R5, transformers T1, and transistors Q1 and Q2 driven by the PWM signal generated by 100, and the inverter unit 120 The resonator 130 including the fluorescent lamp 131, the capacitor C5, and the primary coil T21 of the transformer T2, which are resonated according to the output signal of the transformer, and both ends of the primary coil T21 of the transformer T2. A secondary coil T22 and a diode D1 of a transformer T2 for supplying stable operating power to the PWM signal generator 100 with voltage. The second power supply unit 140 includes a capacitor C7, a resistor R6, and a constant voltage diode ZD1.
이와 같이 구성된 종래의 전자식 안정기는 전원 스위치(도면에 도시되지 않았음)를 온하여 메인전원(VDD)이 공급되면, 그 공급된 메인전원(VDD)은 제 1 전원공급부(110)의 저항(R2)(R3)을 통해 콘덴서(C4)에 충전되면서 PWM 신호 발생부(100)의 PWM용 집적소자(101)에 동작전원으로 공급된다.In the conventional electronic ballast configured as described above, when the main power supply VDD is supplied by turning on a power switch (not shown), the supplied main power supply VDD is the resistance R2 of the first power supply unit 110. Charged to the capacitor (C4) through (R3) is supplied as the operating power to the PWM integrated device 101 of the PWM signal generator 100.
이와 같은 상태에서 콘덴서(C4)에 충전된 전압이 PWM용 집적소자(101)의 동작 전압 이상으로 상승하면 PWM용 집적소자(101)가 동작을 시작하여 소정 주파수의 PWM 신호를 발생하고, 발생한 PWM 신호에 따라 인버터부(120)의 트랜지스터(Q1, Q2)가 교대로 동작하면서 구동신호를 발생하며, 발생한 구동신호에 따라 공진부(130)가 공진되면서 형광램프(131)의 필라멘트를 예열, 점화 및 점등을 지속시키게 된다.In such a state, when the voltage charged in the capacitor C4 rises above the operating voltage of the PWM integrated device 101, the PWM integrated device 101 starts operation to generate a PWM signal having a predetermined frequency, and the generated PWM is generated. In response to the signal, the transistors Q1 and Q2 of the inverter unit 120 alternately operate to generate a driving signal. The resonator unit 130 resonates according to the generated driving signal to preheat and ignite the filament of the fluorescent lamp 131. And lighting continue.
즉, PWM용 집적소자(101)가 동작하는 초기에는 PWM 집적소자(101)가 3번 단자에 연결된 저항(R1)에 의해 결정된 주파수 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 약 75㎑의 주파수로 PWM 신호를 발생하여 형광램프(131)의 필라멘트의 예열을 시작하고, PWM용 집적소자(131)의 2번 단자에 연결된 콘덴서(C2)의 시정수에 의해 결정된 스위칭 주파수까지 PWM용 집적소자(131)의 1번 단자에 연결된 콘덴서(C1)에 따른 시정수의 시간(0∼T2 이후)으로 PWM 신호의 주파수가 선형적으로 서서히 감소하면서 형광램프(131)의 필라멘트를 계속 예열하며, 형광램프(131)의 점화 특성에 맞는 주파수에서 형광램프(131)가 점등되게 된다.That is, at the initial stage when the PWM integrated device 101 operates, a frequency determined by the resistor R1 connected to the third terminal of the PWM integrated device 101, for example, a frequency of about 75 kHz as shown in FIG. 2. Generates a PWM signal to start preheating of the filament of the fluorescent lamp 131, and the PWM integrated device (up to the switching frequency determined by the time constant of the capacitor C2 connected to the terminal 2 of the PWM integrated device 131) The frequency of the PWM signal gradually decreases linearly with the time constant (from 0 to T2) according to the capacitor C1 connected to the first terminal of the 131, and continuously preheats the filament of the fluorescent lamp 131. The fluorescent lamp 131 is turned on at a frequency that matches the ignition characteristic of 131.
여기서, 형광램프(131)가 점등되기 이전에는 PWM 신호의 주파수와 형광램프(131)의 필라멘트로 흐르는 점화전류는 반비례의 관계가 있다.Here, before the fluorescent lamp 131 is turned on, the frequency of the PWM signal and the ignition current flowing through the filament of the fluorescent lamp 131 have an inverse relationship.
즉, 종래의 전자식 안정기는 전원 스위치를 온하는 초기에 약 75㎑의 PWM 신호로 형광램프(131)의 필라멘트의 예열을 시작하고, 형광램프(131)가 점화되기 시작되는 제 1 주파수(f1)까지 주어진 예열시간(0∼t11)동안 형광램프(131)의 필라멘트를 계속 예열한 후 점화구간 주파수 대역인 제 1 주파수(f1)에서 제 2 주파수(f2)까지 주어진 시간(t1∼t2)내에 형광램프(131)의 점등이 이루어지며, 형광램프(131)의 점등이 이루어진 후에는 형광램프(131)의 점화 특성에 맞는 주파수에서 형광램프(131)의 점등을 지속시키게 된다.That is, the conventional electronic ballast starts the preheating of the filament of the fluorescent lamp 131 with a PWM signal of about 75 Hz at the initial time of turning on the power switch, and the first frequency f1 at which the fluorescent lamp 131 starts to ignite. After preheating the filament of the fluorescent lamp 131 for a preheating time (0 ~ t11) given up to fluorescence within a given time (t1 ~ t2) from the first frequency (f1) to the second frequency (f2) of the ignition period frequency band The lamp 131 is turned on, and after the fluorescent lamp 131 is turned on, the fluorescent lamp 131 is turned on at a frequency corresponding to the ignition characteristics of the fluorescent lamp 131.
그러나 동일한 정격을 가지는 형광램프들도 제조회사별 특성의 차이(예를 들면, 방전개시전류 등) 및 생산 롯(lot)별의 차이로 인하여 발생되는 특성의 차이 등으로 인하여 점화 전류가 낮은 형광램프 즉, 높은 주파수에서 점등이 이루어지는 형광램프는 점화 시간이 짧아 램프에 과다한 전류가 유입되지 않아도 점등되므로 사용수명이 보장되나, 점화전류가 높은 형광램프 즉, 낮은 주파수에서 점등되는 형광램프(131)에 대해서는 필라멘트를 예열하기 위한 전류가 너무 과다하게 유입되어형광램프(131)의 사용수명이 단축되는 문제점이 있었다.However, fluorescent lamps with the same rating also have low ignition current due to differences in characteristics (eg, discharge start current) and characteristics produced by different production lots. That is, the fluorescent lamps that are turned on at high frequencies have a short ignition time and are turned on even when excessive current does not flow into the lamps, thereby ensuring a long service life. However, the fluorescent lamps having a high ignition current, i.e., fluorescent lamps 131 that are turned on at low frequencies, may be used. In this case, too much current flows to preheat the filament, which shortens the service life of the fluorescent lamp 131.
그러므로 본 고안의 목적은 하프-브리지 인버터 전용의 PWM용 집적소자를 이용하는 전자식 안정기에 주파수 제어 기능을 추가하여 예열 구간동안 고정된 주파수의 PWM 신호로 형광램프의 필라멘트를 충분히 예열하고, 예열시간이 경과될 경우에 PWM 신호의 주파수를 급격하게 감소시키면서 형광램프를 점등시킴으로써 동일 정격을 가지는 형광램프들의 특성상의 차이에 관계없이 형광램프를 안정하게 점등시킬 수 있도록 하는 전자식 안정기를 제공하는데 있다.Therefore, the purpose of the present invention is to add a frequency control function to the electronic ballast using the PWM integrated device for the half-bridge inverter, to sufficiently preheat the filament of the fluorescent lamp with a fixed frequency PWM signal during the preheating period, and the preheating time has elapsed. In this case, it is to provide an electronic ballast capable of stably lighting the fluorescent lamp irrespective of the difference in characteristics of the fluorescent lamps having the same rating by lighting the fluorescent lamp while rapidly decreasing the frequency of the PWM signal.
본 고안의 다른 목적은 형광램프의 불량 또는 형광램프의 사용수명이 말기에 도달하여 과전류가 흐르거나 또는 3상 4선식의 380V 등과 같이 정격전압보다 높은 레벨의 전원이 전자식 안정기에 인가되어 형광램프로 과전압 및 과전류가 공급될 경우에 PWM 신호의 발생을 정지시켜 손상되지 않는 전자식 안정기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is that the fluorescent lamp is defective or the end of the service life of the fluorescent lamp reaches the end of the overcurrent flow, or a power supply of a level higher than the rated voltage, such as three-phase four-wire 380V is applied to the electronic ballast It is to provide an electronic ballast which is not damaged by stopping the generation of the PWM signal when overvoltage and overcurrent are supplied.
이러한 목적을 가지는 본 고안의 전자식 안정기는 형광램프의 필라멘트를 예열하는 예열 구간동안은 형광램프의 필라멘트를 예열하기 위한 PWM 신호의 주파수를 소정의 주파수로 고정시켜 형광램프의 필라멘트를 충분히 예열할 수 있도록 하고, 점화 구간동안 PWM 신호의 주파수를 급격하게 감소시켜 형광램프를 점등시킨다.The electronic ballast according to the present invention has the purpose of fixing the frequency of the PWM signal for preheating the filament of the fluorescent lamp to a predetermined frequency during the preheating period for preheating the filament of the fluorescent lamp to sufficiently preheat the filament of the fluorescent lamp. Then, the frequency of the PWM signal is drastically reduced during the ignition period, and the fluorescent lamp is turned on.
그러므로 본 고안의 전자식 안정기는, 메인전원이 공급되는 초기에 PWM용 집적소자가 초기 주파수 설정용 저항으로 설정되는 주파수의 PWM 신호를 발생하고 주파수 조절용 콘덴서에 전원이 충전됨에 따라 점차 주파수가 낮아지는 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부와, 상기 PWM 신호 발생부에 초기 동작전원을 공급하는 제 1 전원 공급부와, 상기 PWM 신호 발생부가 발생하는 PWM 신호에 따라 구동되는 인버터부와, 상기 인버터부의 출력신호에 따라 공진되면서 형광램프의 필라멘트를 예열 및 점화시키고 점등을 지속시키는 공진부와, 상기 형광램프가 점등될 경우에 그 형광램프로 흐르는 전류로 전원을 발생하여 상기 PWM 신호 발생부에 동작전원을 공급하는 제 2 전원 공급부와, 메인전원이 공급되는 인가되는 초기에 미리 설정된 시정수 시간동안 상기 주파수 조절용 콘덴서에 전원이 충전되지 않도록 하여 상기 PWM 신호 발생부가 고정주파수로 PWM 신호를 발생하게 하고, 시정수 시간이 경과될 경우에 상기 주파수 조절용 콘덴서에 전원이 충전되면서 주파수가 감소되는 PWM 신호를 발생하게 하는 예열시간 설정부로 구성됨을 특징으로 한다.Therefore, the electronic ballast of the present invention generates a PWM signal with a frequency at which the PWM integrated element is set as an initial frequency setting resistor at the initial time of supplying the main power, and the PWM gradually decreases as the power is charged to the frequency adjusting capacitor. PWM signal generator for generating a signal, a first power supply for supplying initial operating power to the PWM signal generator, an inverter unit driven according to the PWM signal generated by the PWM signal generator, the output signal of the inverter unit Resonates to preheat, ignite and ignite the filament of the fluorescent lamp and maintains lighting, and when the fluorescent lamp is turned on, power is generated by current flowing through the fluorescent lamp to supply operating power to the PWM signal generator. The second power supply unit and the main power supply for a predetermined time constant time at which the main power is supplied. The PWM signal generator generates a PWM signal at a fixed frequency by preventing power from being charged in the water adjusting capacitor, and generates a PWM signal in which the frequency is reduced while the power is charged in the frequency adjusting capacitor when a time constant elapses. It is characterized by consisting of a preheating time setting unit to make.
상기 예열시간 설정부는, 상기 제 1 전원 공급부의 출력단자에 콘덴서 및 저항이 직렬 연결되고, 그 콘덴서 및 저항의 접속점에 트랜지스터의 게이트가 접속되고, 트랜지스터의 드레인이 상기 주파수 조절용 콘덴서 및 PWM용 집적소자의 전원단자에 접속된 것을 특징으로 한다.The preheating time setting unit includes a capacitor and a resistor connected in series to an output terminal of the first power supply unit, a gate of a transistor is connected to a connection point of the capacitor and the resistor, and a drain of the transistor is the frequency adjusting capacitor and the PWM integrated device. It is characterized in that connected to the power supply terminal of.
그리고 상기 형광램프로 과전류 또는 과전압이 공급되는지의 여부를 검출하는 레벨 검출부와, 상기 레벨 검출부가 과전류 또는 과전압을 검출할 경우에 상기 PWM용 집적소자의 동작을 정지시키는 동작 안정화부를 더 포함하고, 상기 레벨 검출부는, 상기 제 2 전원 공급부의 출력단자와, 상기 형광램프로 공급되는 전류 또는 전압에 따른 전원을 상기 제 2 전원 공급부에 제공하는 트랜스의 일차코일의 사이에 2개의 저항이 직렬 연결되어 그 2개의 저항의 접속점에서 상기 형광램프로 공급되는 전류 또는 전압에 따른 레벨의 검출신호가 출력되게 구성되고, 상기 동작 안정화부는, 상기 레벨 검출부가 과전류 또는 과전압을 검출할 경우에 도통상태로 되는 정전압 다이오드와, 상기 정전압 다이오드가 도통상태로 될 경우에 트리거되어 상기 PWM용 집적소자에 인가되는 동작전원을 차단시키는 다이리스터로 구성됨을 특징으로 한다.And a level detector for detecting whether overcurrent or overvoltage is supplied to the fluorescent lamp, and an operation stabilizer for stopping the operation of the PWM integrated device when the level detector detects overcurrent or overvoltage. The level detector includes two resistors connected in series between an output terminal of the second power supply unit and a primary coil of a transformer for supplying power according to a current or voltage supplied to the fluorescent lamp to the second power supply unit. A constant voltage diode configured to output a detection signal having a level corresponding to a current or voltage supplied to the fluorescent lamp at a connection point of two resistors, and wherein the operation stabilization unit is in a conductive state when the level detection unit detects an overcurrent or an overvoltage And, when the constant voltage diode is brought into a conductive state, the PWM integrated device It is composed of the thyristors which block the applied operation power characteristics.
도 1은 종래의 전자식 안정기의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional electronic ballast.
도 2는 도 1의 PWM용 집적소자에서 발생하는 PWM신호의 주파수 변화를 보인 그래프.2 is a graph showing a frequency change of a PWM signal generated in the PWM integrated device of FIG.
도 3은 본 고안의 전자식 안정기의 구성을 보인 회로도.3 is a circuit diagram showing the configuration of the electronic ballast of the present invention.
도 4는 본 고안의 전자식 안정기에 따라 PWM용 집적소자가 발생하는 PWM신호의 주파수 변화를 보인 그래프.Figure 4 is a graph showing the frequency change of the PWM signal generated by the PWM integrated device according to the electronic ballast of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : PWM 신호 발생부 101 : PWM용 집적소자100: PWM signal generator 101: PWM integrated device
110 : 제 1 전원 공급부 120 : 인버터부110: first power supply unit 120: inverter unit
130 : 공진부 131 : 형광램프130: resonator 131: fluorescent lamp
140 : 제 2 전원 공급부 200 : 예열시간 설정부140: second power supply unit 200: preheating time setting unit
210 : 레벨 검출부 220 : 동작 안정화부210: level detector 220: motion stabilization unit
Q10 : 트랜지스터Q10: transistor
이하, 첨부된 도 3 및 도 4의 도면을 참조하여 본 고안의 전자식 안정기를 상세히 설명하겠으며, 여기서 종래와 동일한 부위에는 동일 부호를 부여한다.Hereinafter, the electronic ballast of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS. 3 and 4, where the same parts as in the prior art are given the same reference numerals.
도 3은 본 고안의 전자식 안정기의 구성을 보인 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이 발진하여 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부(100)와, 메인전원(VDD)이 공급되는 초기에 상기 PWM 신호 발생부(100)에 동작전원을 공급하는 제 1 전원 공급부(110)와, 상기 PWM 신호 발생부(100)가 발생하는 PWM 신호에 따라 구동되는 인버터부(120)와, 상기 인버터부(120)의 출력신호에 따라 공진되면서 형광램프(131)의 필라멘트를 예열 및 점화시키고 점등을 지속시키는 공진부(130)와, 상기 형광램프(131)가 점등될 경우에 그 형광램프(131)로 흐르는 전류로 전원을 발생하여 상기 PWM 신호 발생부(100)에 동작전원을 공급하는 제 2 전원 공급부(140)로 이루어지는 전자식 안정기에 있어서, 메인전원(VDD)이 인가되는 초기에 미리 설정된 시정수 시간동안 상기 PWM 신호 발생부(100)가 PWM 신호를 일정한 고정주파수로 발생하게 하고, 시정수 시간이 경과될 경우에 스위칭 주파수(f2) 이하로 급격히 감소되는 PWM신호를 발생하게 하는 예열시간 설정부(200)와, 상기 형광램프(131)가 점등될 상기 제 2 전원 공급부(140)가 발생하는 동작전원의 레벨을 검출하는 레벨 검출부(210)와, 상기 레벨 검출부(210)가 검출하는 동작전원의 레벨이 미리 설정된 레벨 이상일 경우에 상기 PWM 신호 발생부(100)에 공급되는 전원을 차단하여 동작을 정지시키는 동작 안정화부(220)로 구성하였다.3 is a circuit diagram showing the configuration of the electronic ballast of the present invention. As shown therein, a PWM signal generator 100 oscillates to generate a PWM signal, and a first power supply unit which supplies operating power to the PWM signal generator 100 at an initial stage when the main power supply VDD is supplied. 110, the inverter unit 120 driven by the PWM signal generating unit 100 and the preheating filament of the fluorescent lamp 131 while resonating according to the output signal of the inverter unit 120. And a resonator 130 for igniting and continuing lighting, and when the fluorescent lamp 131 is turned on, power is generated by a current flowing through the fluorescent lamp 131 to operate the power supply to the PWM signal generator 100. In the electronic ballast consisting of a second power supply unit 140 for supplying a power supply, the PWM signal generator 100 generates a PWM signal at a constant fixed frequency during a predetermined time constant time initially applied to the main power supply (VDD). Time-lapse time The level of the operating power generated by the preheating time setting unit 200 for generating a PWM signal rapidly decreasing below the switching frequency f2 and the second power supply 140 to which the fluorescent lamp 131 is turned on. To stop the operation by cutting off the power supplied to the PWM signal generator 100 when the level detector 210 detects the power level and the level of the operating power detected by the level detector 210 is equal to or higher than a preset level. It was composed of a stabilization unit 220.
상기 예열시간 설정부(200)는, 상기 PWM 신호 발생부(100)의 PWM용 집적소자(101)의 전원단자(8번 단자)에 콘덴서(C10) 및 저항(R10)이 직렬 연결되고, 그 콘덴서(C10) 및 저항(R10)의 접속점이 트랜지스터(Q10)의 게이트에 접속되어 트랜지스터(Q10)의 드레인이 PWM용 집적소자(101)의 발진 주파수 가변단자(1번 단자) 및 콘덴서(C1)에 접속된다.The preheating time setting unit 200, the capacitor (C10) and the resistor (R10) is connected in series to the power supply terminal (terminal 8) of the PWM integrated device 101 of the PWM signal generator 100, The connection point of the capacitor C10 and the resistor R10 is connected to the gate of the transistor Q10 so that the drain of the transistor Q10 is the oscillation frequency variable terminal (terminal 1) and the capacitor C1 of the PWM integrated device 101. Is connected to.
상기 레벨 검출부(210)는, 상기 제 2 전원 공급부(140)의 출력단자와 상기 형광램프(131)가 점등될 경우에 상기 제 2 전원 공급부(140)에 전원을 제공하는 트랜스(T2)의 일차코일(T21)의 일측단자의 사이에 저항(R11, R12)이 직렬 연결되어 저항(R11, R12)의 접속점에서 레벨 검출신호가 출력되게 하였다.The level detector 210 is a primary of a transformer T2 that provides power to the second power supply 140 when the output terminal of the second power supply 140 and the fluorescent lamp 131 are turned on. The resistors R11 and R12 are connected in series between one terminal of the coil T21 so that the level detection signal is output at the connection point of the resistors R11 and R12.
상기 동작 안정화부(220)는, 상기 레벨 검출부(210)의 출력단자가 저항(R14), 콘덴서(C11) 및 정전압 다이오드(ZD10)의 캐소드에 접속되고, 정전압 다이오드(ZD10)의 애노드가 저항(R13) 및 다이리스터(SCR)의 게이트에 접속되어 다이리스터(SCR)의 애노드가 상기 PWM용 집적소자(101)의 전원입력단자(8번 단자)에 접속되며, 다이리스터(SCR)의 캐소드는 접지에 접속된다.In the operation stabilization unit 220, an output terminal of the level detector 210 is connected to a resistor of the resistor R14, the capacitor C11, and the constant voltage diode ZD10, and the anode of the constant voltage diode ZD10 is a resistor R13. ) Is connected to the gate of the thyristor (SCR), the anode of the thyristor (SCR) is connected to the power input terminal (terminal 8) of the PWM integrated device 101, and the cathode of the thyristor (SCR) is grounded Is connected to.
이와 같이 구성된 본 고안의 전자식 안정기는 전원 스위치를 온하여 메인전원(VDD)이 공급되면, 그 공급된 메인전원(VDD)은 제 1 전원공급부(110)의 저항(R2)(R3)을 통해 콘덴서(C4)에 충전되고, 콘덴서(C4)에 충전된 전압이 PWM용 집적소자(101)의 동작 전압 이상으로 상승하면 PWM용 집적소자(101)가 동작을 시작하여 소정 주파수의 PWM 신호를 발생하게 된다.When the electronic ballast according to the present invention configured as described above is supplied with a main power supply VDD by turning on a power switch, the supplied main power supply VDD is a capacitor through the resistors R2 and R3 of the first power supply unit 110. When the voltage charged in the C4 and the voltage charged in the capacitor C4 rises above the operating voltage of the PWM integrated device 101, the PWM integrated device 101 starts to generate a PWM signal having a predetermined frequency. do.
여기서, 상기 PWM용 집적소자(101)는 동작 초기에 저항(R1)에 의해 설정되는 소정 주파수로 발진하여 PWM 신호를 발생하고, 콘덴서(C1)에 전원이 충전됨에 따라 발생하는 PWM 신호의 주파수가 낮아지게 된다.Here, the PWM integrated device 101 generates a PWM signal by oscillating at a predetermined frequency set by the resistor R1 at an initial stage of operation, and the frequency of the PWM signal generated as the power is charged to the capacitor C1. Will be lowered.
이와 같은 상태에서 상기 PWM용 집적소자(101)가 발생한 PWM 신호의 주파수에 따라 인버터부(120)의 트랜지스터(Q1, Q2)가 교대로 동작하면서 구동신호를 발생하고, 발생한 구동신호에 따라 공진부(130)가 공진되면서 형광램프(131)의 필라멘트를 예열, 점화 및 점등을 지속시키게 된다.In this state, the transistors Q1 and Q2 of the inverter unit 120 alternately operate according to the frequency of the PWM signal generated by the PWM integrated device 101 to generate a drive signal, and generate a resonator according to the generated drive signal. As the 130 is resonated, the filament of the fluorescent lamp 131 continues to preheat, ignite, and light.
이와 같이 동작함에 있어서, 본 고안은 상기 메인전원(VDD)이 저항(R2), 형광램프(131)의 필라멘트 및 저항(R3)을 통해 예열시간 설정부(200)의 콘덴서(C10)에 충전되기 시작하고, 콘덴서(C10)에 소정의 전압 이상이 충전되기 이전에는 저항(R10)의 양단에는 트랜지스터(Q10)의 바이어스 전압 이상이 걸리게 되므로 트랜지스터(Q10)가 도통상태로 되고, PWM용 집적소자(101)의 1번 단자가 트랜지스터(Q10)를 통해 접지에 연결되어 콘덴서(C1)에는 전원이 충전되지 않게 된다.In this operation, the main power supply VDD is charged in the capacitor C10 of the preheating time setting unit 200 through the resistor R2, the filament of the fluorescent lamp 131, and the resistor R3. Before the capacitor C10 is charged with a predetermined voltage or more, the transistor Q10 is brought into a conductive state at both ends of the resistor R10 so that the transistor Q10 is in a conductive state. Terminal 1 of 101 is connected to the ground through transistor Q10 so that power is not charged in capacitor C1.
그러므로 상기 PWM 집적소자(101)는 콘덴서(C10) 및 저항(R10)으로 설정된 소정의 시정수 시간 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 형광램프(131)의 필라멘트의 예열시간(0∼t11)동안 저항(R1)으로 설정되는 소정의 주파수 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 주파수(f1)보다 약간 높은 약 63㎑의 주파수를 가지는 PWM 신호를 계속 발생하면서 형광램프(131)의 필라멘트를 예열하게 된다.Therefore, the PWM integrated device 101 has a predetermined time constant time set by the capacitor C10 and the resistor R10, that is, during the preheating time (0 to t11) of the filament of the fluorescent lamp 131 as shown in FIG. The filament of the fluorescent lamp 131 while continuously generating a PWM signal having a predetermined frequency set to the resistor R1, for example, a frequency of about 63 kHz slightly higher than the first frequency f1 as shown in FIG. Will preheat.
여기서, PWM 집적소자(101)가 발생하는 PWM 신호의 주파수인 약 63㎑는 저항(R1)의 값으로 설정할 수 있다.Here, about 63 kHz, which is the frequency of the PWM signal generated by the PWM integrated device 101, may be set to the value of the resistor R1.
이와 같은 상태에서 콘덴서(C10) 및 저항(R10)으로 설정된 소정의 시정수 시간이 경과되어 콘덴서(C10)에 소정 레벨 이상의 전원이 충전되면, 저항(R10)의 양단 전압이 트랜지스터(Q10)의 바이어스 전압 이하로 된다. 그러면, 상기와는 반대로 트랜지스터(Q10)가 차단상태로 되므로 콘덴서(C1)에 전원이 충전되기 시작하고, 이로 인하여 PWM 집적소자(101)가 발생하는 PWM 신호의 주파수는 콘덴서(C1)에 충전되는 전원의 레벨에 따라 낮아지게 된다.In this state, when a predetermined time constant time set by the capacitor C10 and the resistor R10 has elapsed, and the power of the capacitor C10 is charged to a predetermined level or more, the voltage across the resistor R10 is biased by the transistor Q10. It becomes below voltage. Then, contrary to the above, since the transistor Q10 is turned off, power is charged to the capacitor C1, and thus, the frequency of the PWM signal generated by the PWM integrated device 101 is charged to the capacitor C1. It will be lowered according to the power level.
여기서, 콘덴서(C1)의 용량을 낮게 설정하면, 콘덴서(C1)에 전원이 빠른 속도로 충전되고, 이로 인하여 PWM 집적소자(101)가 발생하는 PWM 신호의 주파수는 도 4에 도시된 바와 같이 형광램프(131)의 점화 구간(t11∼t12)동안 급격하게 감소하게 되고, 이로 인하여 예열 구간동안 필라멘트가 충분히 예열된 형광램프(131)가 점화된다.Here, when the capacitance of the capacitor C1 is set low, the power is charged to the capacitor C1 at a high speed, whereby the frequency of the PWM signal generated by the PWM integrated device 101 is fluorescent as shown in FIG. 4. During the ignition periods t11 to t12 of the lamp 131, the lamp 131 is rapidly reduced, thereby igniting the fluorescent lamp 131 in which the filament is sufficiently preheated during the preheating period.
그리고 상기 콘덴서(C1)의 충전이 완료된 시간(t12) 이후에는 PWM 집적소자(101)가 스위칭 주파수(f2)보다 낮은 주파수의 PWM 신호를 발생하고, 형광램프(131)는 안정하게 점등된 상태를 유지하게 된다.After the time t12 at which charging of the capacitor C1 is completed, the PWM integrated device 101 generates a PWM signal having a frequency lower than the switching frequency f2, and the fluorescent lamp 131 is stably lit. Will be maintained.
한편, 레벨 검출부(210)는 상기 형광램프(131)가 점등될 경우에 그형광램프(130)로 흐르는 전류에 따라 전원을 발생하여 상기 PWM 집적소자(101)에 동작전원을 공급하는 제 2 전원 발생부(140)의 출력단자와, 형광램프(130)로 흐르는 전류에 따른 전원을 제 2 전원 발생부(140)에 제공하는 트랜스(T2)의 일차코일(T21) 사이의 전압을 저항(R11, R12)으로 분할하여 동작 안정화부(220)에 제공하게 된다.Meanwhile, when the fluorescent lamp 131 is turned on, the level detector 210 generates a power according to a current flowing into the fluorescent lamp 130 to supply operating power to the PWM integrated device 101. The voltage between the output terminal of the generator 140 and the primary coil T21 of the transformer T2 for supplying the second power generator 140 with power according to the current flowing through the fluorescent lamp 130 is resistance R11. , Divided into R12 and provided to the operation stabilization unit 220.
여기서, 형광램프(131)가 정상으로 형광램프(131)로 정격 전류 및 정격 전압이 공급될 경우에는 저항(R11, R12)의 접속점의 전압 레벨이 동작 안정화부(220)의 정전압 다이오드(ZD10)의 정전압보다 낮게 되도록 저항(R11, R12)의 값 및 정전압 다이오드(ZD10)의 정전압을 설정한다.In this case, when the fluorescent lamp 131 is normally supplied with the rated current and the rated voltage to the fluorescent lamp 131, the voltage level of the connection point of the resistors R11 and R12 is the constant voltage diode ZD10 of the operation stabilization unit 220. The values of the resistors R11 and R12 and the constant voltage of the constant voltage diode ZD10 are set to be lower than the constant voltage of.
그러면, 형광램프(131)로 정격 전류 및 정격전압이 공급될 경우에 레벨 검출부(210)에서 출력되는 전압이 정전압 다이오드(ZD10)의 정전압보다 낮으므로 정전압 다이오드(ZD10)가 도통되지 않고, 이로 인하여 다이리스터(SCR)가 계속 차단상태를 유지하면서 PWM 집적소자(101)에는 계속 동작전원이 공급되어 정상 동작하고, 형광램프(131)는 계속 안정된 점등상태를 유지하게 된다.Then, when the rated current and the rated voltage are supplied to the fluorescent lamp 131, since the voltage output from the level detector 210 is lower than the constant voltage of the constant voltage diode ZD10, the constant voltage diode ZD10 does not conduct, thereby While the thyristor SCR continues to be blocked, operation power is continuously supplied to the PWM integrated device 101 to operate normally, and the fluorescent lamp 131 maintains a stable lighting state.
그리고 형광램프(131)의 불량 또는 형광램프(131)의 사용수명이 말기에 도달하여 과전류가 흐르거나 3상 4선식의 380V 등과 같이 정격전압보다 높은 레벨의 전원이 전자식 안정기에 인가되어 형광램프(131)로 과전류 및 과전압이 공급될 경우에 레벨 검출부(210)에서 출력되는 전압이 정전압 다이오드(ZD10)의 정전압보다 높게 되므로 정전압 다이오드(ZD10)가 도통된다.When the fluorescent lamp 131 is defective or the end of the service life of the fluorescent lamp 131 reaches the end, an overcurrent flows or a power supply higher than the rated voltage is applied to the electronic ballast such as a three-phase four-wire type 380V. When the overcurrent and the overvoltage are supplied to the 131, the voltage output from the level detector 210 becomes higher than the constant voltage of the constant voltage diode ZD10 so that the constant voltage diode ZD10 is conducted.
그러면, 다이리스터(SCR)가 트리거되어 도통상태로 되고, PWM 집적소자(101)에 인가되는 동작전원이 다이리스터(SCR)를 통해 접지로 흐르게 되므로 PWM 집적소자(101)에는 동작전원이 공급되지 않아 PWM 신호를 발생하지 못하게 되고, 형광램프(131)가 소등되면서 전자식 안정기의 손상이 방지된다.Then, the thyristor (SCR) is triggered to be in a conductive state, the operating power applied to the PWM integrated device 101 flows to the ground through the die thyristor (SCR), so the operating power is not supplied to the PWM integrated device (101). As a result, the PWM signal cannot be generated, and the fluorescent lamp 131 is turned off to prevent damage to the electronic ballast.
한편, 상기에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안등록청구범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.On the other hand, while the invention has been shown and described in relation to a specific preferred embodiment, the invention is variously modified without departing from the spirit or field of the invention provided by the following utility model registration claims And one of ordinary skill in the art that the present invention can be changed.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 PWM용 집적소자를 이용하는 전자식 안정기에서 전원을 온하는 초기에 소정의 고정 주파수의 PWM 신호를 발생하여 형광램프의 필라멘트를 충분히 예열하고, 필라멘트의 예열이 완료될 경우에 PWM 신호를 급격하게 감소시키면서 형광램프를 점등시킴으로써 동일 정격의 형광램프라 하더라도 메이커 및 롯(lot)별 차이로 인한 형광램프의 점등조건의 분포에 관계없이 형광램프 수명을 최대한 보장할 수 있다.As described above, the present invention generates a PWM signal of a predetermined fixed frequency at the initial stage of turning on the power in an electronic ballast using a PWM integrated device to sufficiently preheat the filament of the fluorescent lamp, and when the preheating of the filament is completed. By turning on the fluorescent lamp while rapidly reducing the PWM signal, the fluorescent lamp life can be assured as much as possible regardless of the distribution of the lighting conditions of the fluorescent lamp due to differences between manufacturers and lots.
그리고 전자식 안정기에 3상 4선식의 380V 등과 같은 과전압이 공급되거나 또는 형광램프의 불량 등이 발생하여 형광램프로 과전류가 흐를 경우에 이를 검출하여 전자식 안정기의 동작을 정지시킴으로써 과전압 및 과전류로 인한 전자식 안정기의 손상을 방지할 수 있다.In addition, when overvoltage such as 380V of three-phase 4-wire type is supplied to the electronic ballast, or the fluorescent lamp is defective and an overcurrent flows due to the fluorescent lamp, the electronic ballast is detected by stopping the operation of the electronic ballast. Can prevent damage.
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KR20-2004-0015621U KR200360276Y1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Electronic Ballast |
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KR20-2004-0015621U KR200360276Y1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Electronic Ballast |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101176170B1 (en) * | 2006-03-27 | 2012-08-22 | 주식회사 만도 | method for preventing overcurrent of Electronic Ballast for HID Lamp and Electronic Ballast for HID Lamp thereof |
-
2004
- 2004-06-04 KR KR20-2004-0015621U patent/KR200360276Y1/en active IP Right Grant
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KR101176170B1 (en) * | 2006-03-27 | 2012-08-22 | 주식회사 만도 | method for preventing overcurrent of Electronic Ballast for HID Lamp and Electronic Ballast for HID Lamp thereof |
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